萬若環(huán)境污泥石灰處理技術(shù)在北京小紅門污水處理廠的工程應(yīng)用
來源：萬若(北京)環(huán)境工程技術(shù)有限公司 閱讀：3445 更新時間：2011-07-26 10:01介紹脫水污泥石灰二級處理的基本原理、應(yīng)用目的，工藝主要影響因素等。介紹了該工藝在北京小紅門污水處理廠的工程應(yīng)用。
1 脫水污泥加鈣在污泥處置中的應(yīng)用
脫水污泥石灰處理是脫水污泥進一步處理中最早得到應(yīng)用的方法之一，由于工藝簡單，能耗低等原因，至今仍是污泥處理處置中一個常用的手段。較為經(jīng)典的應(yīng)用分別是利用加入氧化鈣后pH和溫度的升高來實現(xiàn)污泥的殺菌；或利用添加氧化鈣及其他物質(zhì)（如飛灰、水泥、碳酸鈣等）后污泥的固化效果來滿足污泥的填埋工藝要求。另外，處理過程中選擇適宜的混合條件可有效改變污泥的性質(zhì)，由致密、粘稠變成疏松、流動性能好、便于儲存和運輸?shù)奈锪稀?/p>
隨著污泥處理與利用的多樣化，污泥石灰處理的應(yīng)用也相應(yīng)拓寬，圖1根據(jù)污泥石灰處理后物料性能的變化來匯總處理后各種可能的處置和利用途徑。
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2 污泥石灰處理的基本原理
將污泥與石灰均勻混合，氧化鈣與污泥中所含的水分發(fā)生如下反應(yīng)：
1kgCaO+0.32kgH2O->1.32 kgCa(OH)2+1177kJ （1）
根據(jù)這一反應(yīng)，每投加1公斤的石灰有0.32的水被結(jié)合成為氫氧化鈣，反應(yīng)所生成的熱相當于蒸發(fā)約0.5公斤的水所需要的熱。所以處理后污泥中的一部分水被結(jié)合成固體物質(zhì)氫氧化鈣，還有一部分水得到蒸發(fā)。
石灰以及與水反應(yīng)所生成的氫氧化鈣，會與污泥中的其他物質(zhì)發(fā)生進一步的反應(yīng)，如氫氧化鈣與空氣中CO2的反應(yīng)：
1.32 kg Ca(OH)2 +0.78kg CO2 -> 1.78kg CaCO3 + 0.32 kg H2O + 2212 kJ （2）
這一反應(yīng)會進一步增加固體物的總量、所產(chǎn)生的熱量也可以進一步蒸發(fā)一定的水分，進而增加處理后污泥的含固量。
脫水污泥成分復(fù)雜，除此上述主要反應(yīng)外，石灰、氫氧化鈣還可以與污泥中所含的SiO2、Al2O3、磷酸根等發(fā)生一系列反應(yīng)，如[i]
1.32 kg Ca(OH)2 +1.45 kg AlPO4 1.84 Ca3(PO4)2 + 0.93 Al(OH)3 （3）
這些反應(yīng)的最終結(jié)果會對脫水污泥產(chǎn)生以下效果：
（1） 由于堿性物質(zhì)的作用致使污泥中的pH值增高，
（2） 由于反應(yīng)放熱導(dǎo)致污泥溫度升高，
（3） 反應(yīng)生成物中結(jié)合了游離水，同時由于放熱反應(yīng)，一部分游離的水被蒸發(fā)。
通過這些反應(yīng)，污泥處理后可以達到以下目的：
（1） 殺菌：溫度的提高和pH的升高可以起到殺菌的作用，從而保證在利用或處置過程中的衛(wèi)生安全性；
（2） 脫水：由含水率80%-85%脫水到含水率為20%-60%（依氧化鈣投加量而定），實現(xiàn)半干化、固化的效果，便于后續(xù)處理處置；
（3） 鈍化重金屬離子：投加一定量的氧化鈣使污泥成堿性，可以結(jié)合污泥中的部分金屬離子形成無害的化合物達到鈍化重金屬離子的效果；
（4） 改性、顆；簭亩纳苾Υ婧瓦\輸條件，避免二次飛灰、滲濾液泄漏；
3 反應(yīng)速度及過程影響因素
研究結(jié)果及工程實踐顯示，污泥石灰處理反應(yīng)過程的影響因素有以下幾個方面：
（1） 石灰本身的活性受純度、粒度、比表面積等影響，通過選擇高活性的石灰，可以加速反應(yīng)。
（2） 由于污泥的特殊性，反應(yīng)是一個緩慢的過程，遠低于純水的反應(yīng)速度。
（3） 混合后氧化鈣在微觀上與污泥的混合程度及分散度對反應(yīng)非常重要，加入的石灰在污泥中的分散度越高，對提高反應(yīng)速度和節(jié)省氧化鈣用量越有利。
4 工藝及特點
雖然石灰與污泥的反應(yīng)時間較長，但從微觀上看，石灰一旦與污泥接觸反應(yīng)就開始進行。所以工程實施中的基本原則為：
（1） 對污泥-水-石灰這樣一個體系，應(yīng)在盡量短的時間內(nèi)使石灰粉末盡量均勻地與污泥混合，盡快實現(xiàn)接觸表面的最大化；
（2） 由于污泥的觸變性以及污泥-水-石灰體系的傳質(zhì)是反應(yīng)速度的控制步驟，過程中應(yīng)盡量避免“擠壓”，盡量在“柔和”的條件下進行，以便保護污泥自有的較松散結(jié)構(gòu)并有利于粉料與污泥的混合與擴散。
（3） 由于整個反應(yīng)進行較慢，混合后反應(yīng)仍將持續(xù)一段時間，污泥在后續(xù)的輸送過程及堆積過程中仍在進一步反應(yīng)，設(shè)計中應(yīng)優(yōu)化工藝條件有利于污泥的后續(xù)反應(yīng)及水蒸汽的蒸發(fā)。
污泥加鈣處理的工藝主要有以下幾個部分組成：
（1） 脫水污泥給料
（2） 氧化鈣計量投加系統(tǒng)，
（3） 混合反應(yīng)系統(tǒng)
（4） 處理后污泥出料輸送系統(tǒng)
（5） 蒸發(fā)氣體凈化（主要是針對加鈣量較高的應(yīng)用場合）
在加鈣量較高時，會有明顯的氨氣蒸發(fā)，需要實施廢氣凈化單元。
值得說明的是，在很多情況下也可以向污泥中混入多種物料，如當處理污泥后進行填埋時，可在污泥中添加飛灰和少量水泥，達到節(jié)省氧化鈣和增加強度的效果。
萬若環(huán)境石灰處理工藝技術(shù)的主要特點為：
（1）混合反應(yīng)充分、完全，
（2）處理時間短，反應(yīng)效率高，
（3）占地少，可緊湊地安裝在現(xiàn)有的污泥輸送系統(tǒng)中，
（4）系統(tǒng)簡練、可靠，自動化程度高，
（5）能耗低。
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5 北京小紅門污水處理廠石灰處理工程應(yīng)用簡介
5.1 設(shè)備
北京小紅門污水處理廠日處理污水60萬噸。機械脫水后的污泥分兩條生產(chǎn)線進行石灰處理。單條線設(shè)計最大處理能力每小時21噸。2010年2月份進入試運行。
通過設(shè)計優(yōu)化，處理系統(tǒng)緊湊地安裝在原有的污泥裝車棚（參見圖3），混合反應(yīng)器采用國際先進成熟的機械驅(qū)動流化床工藝技術(shù)（參見圖4）。
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5.2 運行優(yōu)化的初步經(jīng)驗
為優(yōu)化運行，萬若環(huán)境對污泥和石灰進行了計量實驗研究。
濕污泥仍然還有大量微生物和細菌。污泥處理處置近來得到重視，但污泥的衛(wèi)生學(xué)意義上的無害化討論較少。石灰處理可以有效地殺菌，保證了后續(xù)儲存、運輸上的衛(wèi)生學(xué)要求。表1為不同石灰投加量下的殺菌效果。結(jié)果顯示，優(yōu)化的運行條件下，少量的石灰投加量（如5%）就可以滿足殺菌的要求。
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在脫水污泥不需要進一步處理時，人們常常忽視機械脫水率。其實無論采用任何工藝處理脫水污泥（如焚燒、干化、堆肥、石灰處理），濕污泥的含水率都嚴重影響處理效果及處理費用。圖5為不同濕污泥含水率對石灰投加量以及處理后物料含水率的影響？梢娺_到相同物料的含水率，濕污泥含水率的增加可導(dǎo)致石灰投加量的顯著增加。
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6 小結(jié)
污泥石灰處理是歐洲北美最早應(yīng)用的脫水污泥進一步處理工藝，主要目的是滿足污泥運輸、處置過程中的衛(wèi)生學(xué)要求，
萬若環(huán)境的實際應(yīng)用實踐顯示，該技術(shù)路線投資省、運行費用低，處理后可以達到無害化、穩(wěn)定化及半干化的效果，處理后污泥得到改性，易于儲存和運輸，為污泥的進一步處置和利用提供了多種選擇，不失為一種適合目前國情的處理路線。
